隨著煤炭市場的變化，許多煤礦需要進行改擴建，井下用電負荷成倍增長，但由于已經(jīng)形成地面供電系統(tǒng)容量小，往往難以滿足井下大功率(1000kW以上)高壓電機的啟動要求。老礦區(qū)礦井電源大多為6kV(有些礦井本身沒有35kV以上的變電站)，由于原有地面的高壓設備(變壓器、主提升機等為6kV)限制了改造供電系統(tǒng)升壓(升為10kV)的實現(xiàn)，建設35kV以上的變電站將增加大量投資，只有改造原電源供電線路。有時即使將電源供電架空線路截面增至2x240 m擴，仍然不能滿足井下大功率高壓電機的啟動要求。唯一辦法就是井下大功率高壓電機降壓啟動。
    長期以來，井下一直沒有隔爆型高壓啟動設備，即便是可直接啟動的高壓電機也是用隔爆真空配電裝置中的真空斷路器來控制高壓電機的啟、停，給瓦斯突出礦井井下高壓電機的配電帶來困難。針對上述情況，在江西沿涌、河南梁北等礦井(上述礦井均為瓦斯突出礦井)井下主排水泵供配電設計中，采用了隔爆高壓軟啟動設備(一拖二或一拖三)，解決了主排水泵的啟動問題，同時又減少了機械沖擊，延長了設備壽命。
    以江西沿涌礦井為例，該礦井電源電壓為6kV，由礦區(qū)35 kV變電站至地面變電所的距離為1.6 km，井下有3臺1120kW主排水泵，井下總負荷計算容量9300kVA，將電源供電架空線路截面增至2x240m 時，下井電纜截面增至240mm2,井下1120 kW主排水泵電機直接啟動時電壓降達到20%以上，不滿足電壓降(10%—15%)的要求?？紤]到井下主排水泵供電的可靠性，選用了2臺一拖二隔爆高壓軟啟動設備，向井下主排水泵供電，滿足了主排水泵的啟動。主排水泵供配電系統(tǒng)(以一段母線為例)如圖1所示。

    一拖二或一拖三隔爆高壓軟啟動設備由軟啟動裝置、智能開關裝置、控制裝置(包括PLC可編程控制箱、就地操作控制顯示箱)3部分組成。
    每臺水泵均由軟啟動裝置按順序啟動，第1臺水泵啟動后達到全速后，由PLC可編程控制箱通過智能開關裝置轉換到其配電開關上，并斷開1號開關，切斷第1臺水泵電機與軟啟動裝置的連接，然后軟啟動裝置再啟動第2臺水泵，斷開1號開關。最終各臺水泵電機均由智能開關裝置轉換到各自的配電開關上，整個啟動過程均由PLC可編程控制箱控制。整套軟啟動設備均為礦用隔爆型。
    隔爆高壓軟啟動裝置系統(tǒng)框圖如圖2所示，分為主電路、反饋電路和控制電路3部分。其主電路是由串聯(lián)在電動機三相定子繞組中的反并聯(lián)連接的晶閘管組組成，而由于耐壓的要求，在6 kV主電路中，晶閘管由3組串聯(lián)，6只晶閘管組成一相的反并聯(lián)組。啟動時，根據(jù)計算機內設定的啟動曲線，智能馬達控制器根據(jù)采集到的電動機實際啟動電壓和啟動電流信號進行運算處理(速度環(huán)、電流環(huán))，使電機按設定的啟動曲線啟動，達到軟啟動的目的。軟啟動裝置具有電動機過載、過壓、欠壓、電壓不平衡、相序、失速、堵轉、啟動過頻、過熱等保護功能。

    驅動模塊通過光纖與計算機接口模塊連接，從而接收智能馬達控制器發(fā)出的指令，采用光纖連接大大提高了裝置的抗干擾能力和了裝置的可靠性。
    計算機接口模塊的功能有:① 向三相驅動模塊SPGD傳遞計算機發(fā)出的指令;② 采集主回路電壓反饋信號;③ 接收智能馬達控制器發(fā)出的指令;④ 具有485通信接口。
    啟動模式有軟啟動、可選擇的突跳啟動、限流啟動、雙斜坡啟動等，本文僅介紹適合水泵啟動的軟啟動模式。這種模式應用很普遍，給電機一個初始轉矩，這個轉矩用戶可以在轉子轉矩0到99%間調整。從初始轉矩開始，在加速過程中，輸出電壓逐漸升高。加速時間用戶可在0—30 s內調整。在加速過程中，當系統(tǒng)檢測到電動機達到了額定狀態(tài)，輸出電壓自動切換到全壓狀態(tài)，同時旁路接觸器吸合。電機啟動過程特性如圖3所示。
    使用隔爆高壓軟啟動裝置有如下優(yōu)點:① 減少啟動過程中的冗余轉矩，最大限度地消除設備在啟動和停車過程中對系統(tǒng)的機械沖擊，延長了設備使用壽命;② 最大限度地消除設備在啟動過程中對電網(wǎng)的沖擊;③ 友好的人機界面，方便用戶參數(shù)設定和故障診斷;④ 具備兼容的網(wǎng)絡集成接口(如RS232/422/485);⑤具有電動機過載、過壓、欠壓、電壓不平衡、相序、失速、堵轉、啟動過頻、過熱等保護功能;⑥ 具有三相電流、電壓、功率因數(shù)、運行時間等的監(jiān)測功能。

    隨著井下采煤技術水平的提高，煤礦井下用電負荷成倍增長，特別是改擴建礦井，原有輸電線路難以滿足井下大功率高壓電機的直接啟動，采用(一拖二或一拖三)隔爆高壓軟啟動裝置，由軟啟動裝置控制井下大功率高壓電機是可行的，既節(jié)約了新建35 kV以上變電站的大量投資和時間，又滿足了井下大功率高壓電機的啟動要求。所以，對于改擴建礦井，井下大功率高壓電機采用(一拖二或一拖三)隔爆高壓軟啟動裝置控制，具有一定的推廣和借鑒價值。